Flexiforce傳感器構(gòu)成和運用

　一、Flexiforce 傳感器

　　Flexiforce是一種超薄和撓性印刷電路，可很方便集成多種運用。由于Flexiforce 像紙一樣薄的結(jié)構(gòu)，可彎曲和測力特性可用來測兩表面之間的壓力，并且能夠在一些特殊環(huán)境進行測力。Flexiforce 比其它薄膜測力產(chǎn)品有更好的特性、線性、磁滯、飄移、溫度靈敏度。傳感的有效區(qū)域是傳感器末端的直徑為0.95cm的圓。

　　Flexiforce 由兩層襯底構(gòu)成。這種襯底由聚脂纖維薄膜組成(高溫傳感器用的是聚酰亞胺構(gòu)成)。在每一層上運用一種導體材料(銀)，再加一層對壓力敏感的墨水。然后用粘合劑把兩層襯底壓在一起，形成了傳感器。墨水外的銀邊表示了對壓力敏感的區(qū)域。從敏感區(qū)域引出兩個銀線作為導線。

　　Flexiforce 傳感器尾端選配一個可焊接的公的方針接頭以方便連接到電路。兩邊的輸出線是有效的，中間的是無效的。傳感器的長度可選6cm、12cm、18cm或由客戶定制。在電路中傳感器相當于一個可變電阻。當沒有負載時，傳感器呈高阻狀態(tài)(>5MΩ)，當有負載時，電阻下載。接一個歐姆表可以看見當在敏感區(qū)域施加外力時電阻的變化。

　　Flexiforce 需保存在溫度-9°C74°C之間。

　　二、標準Flexiforce傳感器

　　標準A201傳感器有下列量程供選擇：

　　Sensor A201-1 (0-1 lb)(0-4.5N)

　　Sensor A201-25 (0-25 lb)(0-112.5N)

　　Sensor A201-100 (0-100 lb)*(0-445N)

　　如果要測量大于100lb的力可降低供電電壓和降低反饋電阻(最小1KΩ min)可參看驅(qū)動電路圖。

　　三、高溫Flexiforce傳感器

　　高溫HT201傳感器有下列量程供選擇：

　　HT201-L Low: 0-30lb (133N)

　　HT201-H High: 0-100lb (445N)

　　四、運用

　　Flexiforce傳感器有非常多的用法。典型的運用就是把檢測的壓力轉(zhuǎn)化成電壓信號輸出。校準也必須去做，就是把輸出信號和相應的壓力的大小對應。根據(jù)配置，靈敏度依然可以進行調(diào)節(jié)。

　　典型電路如下圖：

　　在該電路中，用+/-5V的電壓激勵，反相比例放大電路結(jié)構(gòu)，基于傳感器電阻和反饋電阻的變化產(chǎn)生模擬信號輸出。模數(shù)轉(zhuǎn)換器也可把模擬信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號輸出。靈敏度由反饋電阻Rf和電壓VT 進行調(diào)整。降低反饋電阻和電壓會使靈敏度下降，但可使量程增大。

　　用途簡介：

　　醫(yī)療用途：牙齒咬合力測量;病人組織插管測力;臨床大夫觸力檢驗測量;心肺復蘇、人工呼吸救護訓練(CPR)(位置、深度、頻率)觸力測量;診斷設備研究肌肉關節(jié)活動情況;發(fā)音矯正;智能鞋墊進行走路平衡能力測控(老年人走路摔倒報警);重癥病人，老人監(jiān)護報警等。

　　汽車運用：乘員探測;安全氣囊對乘員壓力;拖車剎車控制。

　　休閑娛樂運用：體育用具;健身器材;握力測量;GOLF訓練。

　　工業(yè)運用：安全裝置;包裝與密封;自動化生產(chǎn);滾動軸承;電纜卷軸;電腦芯片。

　　其它：動物或人類咬力測量;觸力設備;抓力;庫存管理;設備監(jiān)控;機器人;等等。

　　傳感器載荷考慮因素

　　下面的傳感器負載運用指導適合任何運用，以幫助您取得精確的測量結(jié)果。后面?zhèn)鞲衅餍阅軈?shù)表對您獲取準確的傳感器數(shù)據(jù)也是至關重要的。

　　一、傳感器負載

　　Flexiforce傳感器整個傳感區(qū)域被當成一個獨立的接觸點。因此，負載應均勻分布在傳感區(qū)域以保證準確和重復的測力數(shù)據(jù)。如果負載分布改變就會輕微地改變傳感器的讀數(shù)。(傳感器傳感區(qū)域就是銀線包圍中間的部分)

　　施加負載的持續(xù)也很重要，并保證每次是同樣的方式;

　　不要讓傳感區(qū)域外面的部分也支持負載;

　　如果要測的負載大于傳感區(qū)域，那么可使用一個圓盤(一般由硬材料構(gòu)成，并小于傳感區(qū)域)，使負載通過圓盤壓住傳感區(qū)域，注意不要壓住傳感區(qū)域的邊緣。

　　加的力需垂直于傳感區(qū)域的平面。如果施加剪切的力會降低傳感器的壽命。如非要加這樣的力，需要有彈性材料進行保護。

　　如果把傳感器放在一個表面，可使用帶子或膠水。注意不要把膠水沾在了傳感區(qū)域，如果一定要的話，要保證涂的均勻，否則一些高點會變成負載。

　　二、飽和值

　　飽和值就是輸出不再隨施加的力而變化的點。每個傳感器的飽和值會印在包裝盒或傳感器上和靈敏度在一起。

　　飽和值在上面的運用電路中和反饋電阻Rf有關，當降低反饋電阻Rf時可降低靈敏度，但可增大量程，也就是可增大飽和值。

　　注意在測試中不要讓外力到達飽和值。

　　三、傳感器適應使用

　　在測試或校準前，讓傳感器適應或適用對取得準確的測量數(shù)據(jù)是必須的。它可以幫助減少磁滯和飄移。對于新傳感器需要讓它用一段時間以適應環(huán)境。

　　讓傳感器適應使用，可采用110%的力加在傳感器上，讓傳感器穩(wěn)定，再移動負載。重復這個過程四到五次。傳感器和測試材料的接觸面需保持和測試和校準時一致。

　　(重要：在校準和使用前，傳感器必須經(jīng)過適應使用)

　　校準

　　校準就是讓傳感器的輸出和真正的測力值建立一個對應關系如磅或牛頓。校準時，可采用一已知力加在傳感器上，然后把傳感器的阻值和力值對應起來。用一些和測試時接近的力值，重復進行這個校準的過程。力和電導(1/R)的對應圖如下。一個線性的對應關系可從圖中看出。然后，你可用傳感器的輸出值來決定你的測力的大小了

　　電阻曲線

　　電導曲線

　　校準指導：

　　在校準傳感器可參考下列指導：

　　有與實際測試中相近的力來進行校準。(用已知的力，如砝碼或測力機)。如在校準中用圓盤那么在測試中也用。

　　在校準時避免和測力飽和值接近，如在很少的力就飽和了，那么就調(diào)整靈敏度。

　　在感應區(qū)域內(nèi)，均勻放置負載。負載分布改變，結(jié)果會有輕微變動。

　　測試和校準時溫度需保持一致。

　　傳感器性能指標描述：

　　有一些性能指標會影響到傳感器的測量結(jié)果。這里對每個指標進行一些描述，以幫助減少不必要的影響。

　　重復性：對于同樣多次施加的力，傳感器能保持顯示數(shù)據(jù)的一致性。通常，我們建議通過對傳感器進行適應“訓練”后，再進行測試或校準。

　　線性：指傳感器針對負載的響應偏移超過了傳感器的實際量程。校準可以盡量使輸出保持線性。Flexiforce傳感器的輸出線性在+/- 3%以內(nèi)。Flexiforce高溫傳感器的線性可以做到滿量程的1.2%。

　　磁滯：在加負載和移除負載時，傳感器的實際輸出值的差異。在靜態(tài)時，在負載增加時，磁滯是非常小的。但在負載一會小一會大時，會有磁滯引起的誤差。

　　飄移：指在施加力后一段時間，輸出會有相應的變化。如果在一個固定的負載下，輸出電阻持續(xù)減少，輸出就會慢慢增大。在校準時考慮到飄移的因素，可減少其影響。最簡單的方法是保證校準時和實際測試時的時間段一致。

　　溫度靈敏度：通常，輸出在大負載情況下會隨溫度升高而變化。為保證準確性，校準和測試時要保持一致溫度。如果不一致，最好在不同的溫度下都做一校準，并以保存?zhèn)溆谩?/p>

　　壽命：壽命是根據(jù)你的使用情況而定。一般傳感器可以反復使用，除了在一些極端情況下：如承受硬邊或沖擊力。經(jīng)測試，對一個50lb的Flexiforce傳感器可以使用一百萬次。物理損傷自然會降低它的壽命。保持傳感區(qū)域清潔，否則臟物會引起測量不準，及過早地進入飽和狀態(tài)。

　　傳感器性能指標

　　標準Flexiforce傳感器(型號：A201)

　　高溫Flexiforce傳感器